U.A.G.R.M. UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD AUT AUT ONOMA ONOM A GABRIEL RENE RENE M ORENO FACULT FACULTAD AD DE CIENCIAS CIENCIAS EXACTAS Y T ECNOLOGÍA ECNOLOGÍA INGENIERIA INGENIERIA PET PE T ROLERA ROLERA
LABORATORIO LABORATORIO # 12 12 MATERIA: MATERIA: FLUIDOS DE PERFORACIÓ PER FORACIÓN N GRUPO: DOCENTE: TEMA:
“P”
SUBGRUPO: C
Ing. EGUEZ VERICOCHEA DENIS HUMBERTO
Preparación de Lodo densificado con Baritina
FECHA FECH A DE ELABORACIÓN: 27/06/2016 FECHA FECH A DE PRESENTACIÓN: 04/07/2016
1.-OBJETIVO GENERAL.Elaborar de manera correcta un lodo densificado con baritina para porder medir sus propiedades
2.-INTRODUCCION.En la presente practica, vamos a determinar cada uno de los pasos a realizar para la preparacion de un lodo densificado con baritina, determinaremos todas y cada una de sus propiedades y sacaremos datos de las mismas, y tendremos como conclusion el resultado de esta.
3.-PARTE EXPERIMENTAL.INSTRUMENTOS DE MEDICION USADOS, DESCRIPCION DE LOS MISMOS.Para el presente laboratorio utilizamos los siguientes instrumentos: Balanza de Lodos.Es un dispositivo para medir la densidad (el peso) de lodo, cemento u otro líquido o lechada. Mide los valores en las unidades: Libras por galón (lpg-ppg), Libras por pie cubico (pcf), Kilogramo por metro cubico (kg/m 3)
El Reómetro.Es un instrumento que se utilizan para medir la forma en que fluye un líquido. Este instrumento se usa para medir la reología de los fluidos. El reómetro permite someter a los fluidos a diferentes tipos de deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa. Algunas de las propiedades reológicas que determinaremos son:
La viscosidad plástica (VP.), se expresa en Cps. El Punto cedente (PC.)/Yield Point (YP.) que se expresa en lb/100ft 2
Anenómetro Es un instrumento que se utiliza para medir el porcentaje de arena que tiene el lodo y este equipo consta de las siguientes partes Un tubo de vidrio con escala porcentual en la parte inferior para leer el % de arena También cuenta con una marca inferior en el tubo de vidrio que indica MUD HERE (lodo hasta aquí) y otra marca superior que dice WATER HERE (agua hasta aqui) Cilindro con malla de 200 mesh Embudo
Agitador.Es un instrumento usado en el laboratorio de lodos, consiste de las paletas y una base, cuya función es agitar el lodo formado por las sustancias a usar. Partes y funciones
Base.-Es una parte del mesclador el cual me sirve como sostén del vaso contenedor,
para así determinar el apoyo firme de este y permitir que las paletas hagan su trabajo. Paletas.-Es aquella parte del agitador que permite agitar las diferentes sustancias para así poder hacer el lodo.
Vaso contenedor.Es un recipiente que tiene la capacidad de almacenar cualquier tipo de fluido, en este caso de la experiencia LODO. Probeta.Es un material de laboratorio compuesto de vidrio, se emplea para medir el volumen de los líquidos.
Papel PH.Es un tipo de papel que se usa en el laboratorio para determinar de manera cualitativa el pH de las sustancias. Viene en forma de tiras delgadas cortadas en trozos o enrolladas en un dispensador, el cual trae un patrón con las diferentes tonalidades con las que se puede comparar la coloración que adopta el papel al mojarlo con la solución en cuestión y determinar así el grado de acidez de la misma. Así determinaremos si la solución es ácida (cambia su color a rojo) o básica (cambia a color azul).
REACTIVOS
Bentonita
Soda Caustica
Agua
Extendedor de bentonita
Baritina
DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA.1.-Medir la Densidad, PH, VP y PC y Gel de un lodo inicial.
Medimos 400 ml de agua. Tenemos que pesar en la balanza 22 gr. De Bentonita. Colocamos agua en el vaso del agitador, mientras el agua está siendo agitada, agregamos lentamente esta bentonita. Seguidamente agregamos tanto 0.5 ml de soda caustica como 0.5 ml de Extendedor de bentonita. Agitamos durante 10 minutos, para que se homogenice la mezcla.
Entonces procedimos al cálculo de la densidad del lodo y obtuvimos:
= . /
Luego de haber obtenido una mezcla homogénea agitada por 10 minutos, calculamos el pH de lodo
El lodo siempre tiene que estar agitándose, para determinar el pH, introducimos un papel tornasol a la mezcla, y el color que tome este, se lo compara con los colores tabulados y determinamos nuestro valor de pH. =
Hecho esto procedemos a calcular la reología del Lodo con el reómetro. Primeramente en el reómetro homogeneizar el lodo. o Hacemos la lectura L600 o Luego realizamos la lectura L300 o reológicas o Después determinamos las propiedades como es la Viscosidad plástica y el punto de cedencia. o
Donde: VP = L600 – L300 PC = L300 – VP
L
ERICK MIGUEL PAULA HUGO LUIS
1.02 Gr/cc
PH
9
L600
L300
VP
PC
Geles
19
14
5
9
5
19
14
5
9
5
19
14
5
9
5
19
14
5
9
5
19
14
5
9
5
2.- Densificar el lodo anterior con Baritina y medir la densidad, PH, VP y PC y gel. También medir el % de arena y solidos de lodo pesado.
Después de haber calculado las propiedades del lodo anterior, procedemos a medir 350cc del lodo que está preparado. A este lodo lo ponemos al agitador donde le agregamos 100 gr de Baritina lentamente. Entonces dejamos que el lodo se agite durante 10 min.
Luego calculamos el pH del nuevo lodo con Baritina, para lo cual usamos un papel tornasol. En la práctica se obtuvo un dato del valor del pH
=
Luego de medir el ph al lodo mezclado con Baritina procedemos a medir las siguientes propiedades : densidad, VP, PC y gel L
ERICK MIGUEL PAULA HUGO LUIS
1, 2 Gr/cc
PH
9
L600
L300
VP
PC
Geles
29
20
9
11
6
30
21
9
12
5
31
21
10
11
7
30
21
9
12
6
30
21
9
12
6
Luego de medir las propiedades del lodo densificado con Baritina procedemos a la medición del porcentaje de arena con el arenómetro de la siguiente manera:
1. Colocamos lodo en el tubo de vidrio hasta la línea indicadora MUD HERE
2. Luego colocamos agua hasta la línea indicadora de WATER HERE, tapamos el orificio y agitamos.
3. Entonces luego de agitar vaciamos todo lo que contiene el tubo de vidrio al cilindro con la malla de 200 mesh para que quede todos los solidos limpiando con agua lo restante que queda en el tubo de vidrio
4. Una vez que quede todo los sólidos sobre la malla tapamos con el embudo y volcamos para que todos los sólidos caiga sobre el tubo de vidrio limpio y limpiamos la malla echando agua para que los sólidos restantes que se encuentren pegados a la malla caigan en el tubo de vidrio.
5. Al final esperamos unos minutos hasta que toda los solidos decanten sobre la parte inferior del tubo de vidrio y hacemos lectura de la cantidad en %
Al finalizar el procedimiento para determinar el % de arena hicimos lectura teniendo un valor porcentual de
% arena = 1 %
-
Calculamos el % de solidos y el % de liquidos del lodo con la retorta
-Insertamos un poco del lodo muestra en el recipiente de lodo de 10 ml y lo tapamos sin dejar burbujas de aire dentro del mismo. -Colocamos viruta metalica (bombril) en el tubo que une al condensador y al recipiente para impedir el paso de los solidos arrastrados por el vapor.
Una vez instalado todos los accesorios de la retorta, la enchufamos y esperamos aproximadamente 20 a 30 min hasta que la última gota de líquido caiga a la probeta de vidrio de 10 ml.
-
Se lee el % de líquidos de acuerdo a cuantos ml de líquido tenemos en la probeta de vidrio, la cual almacena 10 ml que serían el mismo volumen que insertamos en el recipiente de lodo, lo cual 10 ml serian el 100 %.
-
% de líquido = 9.1 ml = 91 % de liquido % de solidos = 100% - 91 % % de solidos = 9 %
-
CONCLUSIONES
-Observamos que el ph del lodo inicial y el lodo final no cambi o, esto fue debido a que la baritina es inerte y no aporta con iones hidroxilo (h) al lodo.
- La VP y el PC del lodo aumentaron al densificarlo con baritina; la VP aumento debido a que le agregamos más sólidos al lodo (baritina), y el punto cedente aumento debido a que estos solidos ocuparon un determinado espacio en el sistema, por lo tanto redujo el espacio entre las cargas lo cual trajo como resultado el aumento de la interacción de estas. - Obtuvimos un pequeño % de error en las mediciones prácticas y teóricas, esto debido a que el la teoría no se toma en cuenta nada de perdida, ni la eficiencia de la balanza de lodos, lo cual afecto levemente a nuestras mediciones.
PREGUNTAS.1.- ¿Cuál es la función principal y composición química de la baritina? La barita es un mineral no metálico cuya fórmula química es BaSO 4. Su función principal es dar densidad a los fluidos de perforación para controlar las presiones de formación. Es conocida también como baritina o espato pesado, siendo unas de sus principales características el ser un material inerte, no tóxico y que tiene un alto peso específico, llegando a ser de hasta 4.5 gr /cc , siendo ésta última característica de donde proviene su nombre que es de la palabra griega barosque significa pesado. Encabeza a un grupo mineralógico conformado por la barita misma, celestita, anglesita y anhidrita. El color va de transparente al blanco, pasando por rosa pálido, azul, amarillo y rojo amarillento, dependiendo de las impurezas que contenga. Muy comúnmente forma una solución sólida, en diferentes proporciones, con la celestita con lo que la formula más común es (Ba,Sr)SO 4 y, dependiendo de la combinación es la densidad del producto, disminuyendo a mayor cantidad de estroncio. 3.- Se tiene dos lodos a densidades finales iguales, uno contiene solo solidos de formación y el otro solo baritina. ¿Cuál de los dos tiene menor % de solidos? Justifique El que va a tener menor % de solidos va a ser la de baritina, ya que su GE es de 4,2 y la de los solidos de formación su GE es de tan solo 2,4 Para probarlo vamos a dar un pequeño ejemplo. -
% de solidos con baritina
ρ = = .
= =
ρ = = .
ρ ∗ V = ρ ∗ V GE ∗ V Ec.
V = V V
Ec. 1
2
Ec. 2 en Ec. 1 ρ ∗ (V V ) = ρ ∗ V GE ∗ V ρ ∗ V ρ ∗ V = ρ ∗ V GE ∗ V V ∗ (ρ ρ ) = V (GE ρ )
V = V =
∗( − ) ( − ) ∗(.−.) .−.
= 6 bbl
- Descomponiendo el Vf 100 bbl --------- 100% 6 bbl ------------- X X= 6 % de solidos incorporados en la densificación con baritina -
% de solidos con solidos de formación
ρ = = .
= =
ρ = = .
ρ ∗ V = ρ ∗ V GE ∗ V V = V V
Ec.
2
Ec. 2 en Ec. 1 ρ ∗ (V V ) = ρ ∗ V GE ∗ V ρ ∗ V ρ ∗ V = ρ ∗ V GE ∗ V V ∗ (ρ ρ ) = V (GE ρ )
V =
∗( − ) ( − )
Ec. 1
V =
∗(.−.)
= 15 bbl
,−.
- Descomponiendo el Vf 100 bbl --------- 100% 15 bbl ------------- X X= 15 % de solidos incorporados en la densificación con solidos de formacion
% solidos de formación > % de baritina 3.- Compare la densidad teórica y práctica obtenida con agregado de baritina y concluya si es que existe diferencia entre ellas, teniendo en cuenta que todo el procedimiento fue correcto.
Densidad teórica Lodo inicial.-
DATOS: M A = Masa del agua ρ = V =
MB = Masa de la bentonita =22gr. ρ = V =
ML = Masa del Lodo ρ = V =
El volumen del agua utilizada es 400cc. Haciendo el balance de materia se obtiene: M M = ,
ρ ∗ V ρ ∗ V = ρ ∗ V ρ ∗ V GE ∗ V = V ∗ ρ V ∗ ρ ρ =
ρ =
V =
A∗A+ ∗ A +
/∗ + .gr/ ∗. +.
ρ = 1.03
donde ρB = GEB = 2.6
Densidad
del Lodo inicial Teórica.
Densidad teórica Lodo Final.-
./
=
= 8.46 .
DATOS: ML = Masa del Lodo inicial ρ = inicial
V =
= = =
El volumen del lodo anterior utilizado es 350 cc Haciendo el balance de materia se obtiene: ML = ρ ∗ V = ρ ∗ V
ρ =
,
donde = = 4.2
+ ∗
V = V
+
V =
ρ =
V
+./∗
ρ = 1.23
+ ./
Densidad
del Lodo Final Teórica.
Densidad practica inicial 1.02 gr/cc
Densidad practica final 1.2 gr/cc
Densidad teórica inicial 1.03 gr/cc
Densidad teórica final 1.23 gr/cc
Conclusión.- existe diferencia entre nuestras densidades prácticas respecto las densidades teóricas debido a que la balanza de lodos se encuentra mal calibrada.
4.-Se tienen 1000 Bbl. de lodo de densidad inicial 1.03 gr/cc y se requiere densificar a densidad de 13 Lb/Gal. Cuántos sacos de baritina de 50kg cada uno debo agregar, cual es el volumen final obtenido, y la fracción volumétrica de los sólidos livianos y pesados? Datos: V = 1000 .
V =
ρ = 1.03 /
ρ =
ρ = 13 /=1.56 gr/cc.
ρ = GE =
Ec. 1
ρ ∗ V = ρ ∗ V GE ∗ V
V = V V
Ec.
2
Ec. 2 en Ec. 1 ρ ∗ (V V ) = ρ ∗ V GE ∗ V ρ ∗ V ρ ∗ V = ρ ∗ V GE ∗ V V ∗ (ρ ρ ) = V (GE ρ )
V = V =
∗( − ) ( − ) ∗(.−.) .−.
V = 200.76 bbl
Volumen
de baritina incorporado
V = V V V = 1000 200.76 V = 1200.76
Volumen
Final de baritina 1200.76 100% 200.76 = 16.72%
El porcentaje de baritina incorporado es de 16.72 % GE = 4.2 ∗ 350 = 1470 / 1470 / 100 %
Conc 16.72 % = 245.78 /
La concentración de baritina incorporado es de 245.78 lb/bbl.
5.- En Bolivia donde se encuentran los yacimientos de baritina En Bolivia los yacimientos de baritina podemos pillarlos de 30 a 50 Km de distancia de la ciudad de Oruro, también contamos con yacimientos en Cochabamba, la Paz y Potosí. Por la zona de la Paz estos yacimientos se encuentran en la carretera de la Paz – Palca desde Matilde del lago Titicaca hasta San Antonio de Lipez con vetas que van de espesores de 2 a 7 m y 50 Km de largo.
